電機(jī)沖片的沖壓模具設(shè)計(jì)含11張CAD圖.zip,電機(jī),沖壓,模具設(shè)計(jì),11,CAD 基于CAD的電機(jī)沖片模具設(shè)計(jì) 第1章 引言 1.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 模具最早出現(xiàn)在幾千年前的陶瓷和青銅器的燒制，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展被大規(guī)?；褂?。模具是工業(yè)生產(chǎn)的最基礎(chǔ)的工藝裝備之一，在電子、電動(dòng)機(jī)、電器、儀表、汽車等工業(yè)產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要模具來制作成型[1]。使用模具來加工零件可以保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度要求得到保障，使得產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，而且在加工過程中不會(huì)破壞產(chǎn)品的表面粗糙度。利用模具成型工藝來加工產(chǎn)品已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)上最主要的手段之一。 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確的引導(dǎo)下（退稅），經(jīng)過幾代人的共同努力下，現(xiàn)在我國的沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力雖然沒有達(dá)到世界頂尖水平但是也已達(dá)到較高的水平，已形成了產(chǎn)出高達(dá)300多億元各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。我國在大型沖壓模具單套方面已經(jīng)能夠生產(chǎn)出重達(dá)50t的模具；也能夠生產(chǎn)為中檔轎車生產(chǎn)配套使用的許多覆蓋件零件。但是與歐美發(fā)達(dá)國家相比，依然存在一定的差距。主要表現(xiàn)在如下： 1)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高端精度沖模的模 具結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)周期方面存在一定差距。 2)在標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模的制造精度、使用 壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能方面存在一定差距[2]。 1.2模具設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展趨勢(shì) 模具的設(shè)計(jì)在長(zhǎng)期以來都是依靠著人們的經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械制圖來完成。自從上個(gè)世紀(jì)80年代開始，CAD技術(shù)得到快速發(fā)展?，F(xiàn)在也被許多企業(yè)應(yīng)用，使用CAD技術(shù)來大大縮短了模具制作的時(shí)間以及提高了模具的質(zhì)量。近年來，模具CAD/CAE技術(shù)的硬件和軟件價(jià)格已經(jīng)降低到中小企業(yè)普遍都可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，它將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程中分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度也不斷提高。就大多數(shù)模具制造企業(yè)來說，今后的發(fā)展方向應(yīng)以提高數(shù)控化和計(jì)算機(jī)水平為主，積極采用高新技術(shù)，逐步走向CAD/CAM/CAE信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一體化。 55 第2章 工藝方案的分析及確定 2.1零件的結(jié)構(gòu)圖 本次設(shè)計(jì)的零件是電機(jī)沖片。零件圖如圖2.1所示。 圖2.1 零件圖 該零件的材料為08F，零件厚度為0.5mm。 2.2零件的工藝分析 本次設(shè)計(jì)的是電機(jī)沖片，其形狀如圖2.1所示。其形狀簡(jiǎn)單，整個(gè)沖片由6塊這個(gè)扇形零件組成，材料為08F，厚度為0.5mm，整個(gè)外形為圓弧狀，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，有利于材料的有效利用。因?yàn)樵摿慵饕糜陔姍C(jī)上，所以它對(duì)于形狀公差和位置公差有很高的精度要求。因此在進(jìn)行零件的沖壓過程中不能出現(xiàn)彎曲變形，此材料具有良好的塑性和較高的彈性,其沖裁加工性能好。在零件圖上沒有標(biāo)注出來的尺寸可認(rèn)為是自由尺寸。表2.1為沖裁件外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度。 表 2.1 沖裁件外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度 基本尺寸/mm 材料厚度t/mm ≤3 3～6 6～10 10～18 18～500 ≤1 IT12～I(xiàn)T13 IT11 1～2 IT14 IT12～I(xiàn)T13 IT11 2.3零件工藝設(shè)計(jì)方案的確定 沖裁工序組合可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁、級(jí)進(jìn)沖裁，所使用的模具對(duì)應(yīng)是單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模[3]。因?yàn)榻M合沖裁工序比單工序生產(chǎn)效率要高不少，加工精度等級(jí)也高。因此，選擇組合沖裁工序加工。生產(chǎn)批量與模具之間的的關(guān)系如表2.2所示。 沖裁工序的組合方式可由以下因素來確定： (1)根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 因?yàn)楸敬瘟慵侵信可a(chǎn)，所以由表2.2可知，可行的模具設(shè)計(jì)類型有：?jiǎn)喂ば蚰?、?jí)進(jìn)模、復(fù)合模、半自動(dòng)模。一般來說，中大批量生產(chǎn)采取復(fù)合模或級(jí)進(jìn)模。 (2)根據(jù)沖裁尺寸和精度等級(jí)來確定 (3)根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 沖裁件的尺寸相對(duì)較小時(shí)，由于單工序送料的不方便和效率太低，我們一般采用另外兩種沖裁組合。對(duì)于中等尺寸的沖件，單工序模具相比更加便宜，而且當(dāng)孔孔之間或者空與邊緣之間的間隙太過狹窄時(shí)，并不宜使用復(fù)合沖裁和單工序沖裁的方法。因此，級(jí)進(jìn)沖裁在壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸和工序數(shù)上受到了嚴(yán)酷的限定，沖裁件的外形尺寸也不能過大。 表2.2 生產(chǎn)批量與模具類型的關(guān)系 項(xiàng) 目 生產(chǎn)批量 單件 小批 中批 大批 大量 大型件 ＜1 1～2 1～5 1～10 ＞2～20 ＞5～50 ＞10～100 ＞20～300 ＞50～100 ＞100～500 ＞300 ＞1000 ＞5000 中型件 小型件 模具類型 單工序模 組合模 簡(jiǎn)易模 單工序模 組合模 簡(jiǎn)易模 單工序模、 級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模、半自動(dòng)模 單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模、自動(dòng)模 硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模、自動(dòng)模 綜上所述，對(duì)于電機(jī)沖片這個(gè)零件，其規(guī)格精度要求不是特別高，而且形狀也簡(jiǎn)單對(duì)稱，中批量生產(chǎn)，材料厚度為0.5mm，因此，采取落料單工序模進(jìn)行生產(chǎn)。 第3章 沖裁工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算 3.1沖裁模間隙值的計(jì)算 確定沖裁間隙值的主要依據(jù)，是在保證尺寸精度和質(zhì)量得到保障的前提下，使得模具的壽命達(dá)到最高[4-5]。沖裁間隙如圖3.1所示。 圖3.1 沖裁間隙幾何關(guān)系 根據(jù)上圖的關(guān)系可得： Z2=t-h0tanβ=t(1-h0/t)tanβ…………………(3.1) 式中: Z-沖裁間隙雙面值（mm）； h0-產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模壓入深度（mm）； t-料厚（mm）； h0/t-產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模壓入材料的相對(duì)深度； β-剪裂紋與垂直線間的夾角，一般為4°～6°。 由上面公式可知，材料的性質(zhì)和厚度是影響間隙值的兩個(gè)主要原因。如果材料的厚度越厚，塑性越低，它所需的間隙值就會(huì)越大；同理如果材料厚度越薄，塑性越高，它所需間隙值就會(huì)越小。但實(shí)際生產(chǎn)中都是采用比較簡(jiǎn)便的，由實(shí)驗(yàn)方法制定的表格來確定合理的間隙值。在零件生產(chǎn)過程當(dāng)中通常會(huì)選擇一個(gè)合適的范圍來作為它的合理間隙，所以只要零件的間隙值在所選的間隙范圍內(nèi)，就可以沖出好的零件。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大的稱為最大合理間隙[6]。鑒于模具在使用過程中的不斷磨損會(huì)使得其間隙值越來越大，所以，在模具設(shè)計(jì)初始時(shí)，就應(yīng)選取較小的合理間隙值。 查參考文獻(xiàn)[3]表2.3 沖模初始雙邊間隙,可得：電機(jī)沖片材料08F，厚度0.5mm的沖裁模初始雙面間隙值Zmin=0.04mm，Zmax=0.06mm。 3.2沖裁模刃口尺寸計(jì)算 凸凹模的刃口尺寸和公差，會(huì)對(duì)沖裁件的尺寸精度造成直接影響。因?yàn)橥拱寄５娜锌诔叽绾凸畹脑O(shè)計(jì)是根據(jù)模具的合理間隙值來確定的。所以，設(shè)計(jì)和選取凸、凹模刃口尺寸以及公差是這個(gè)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 設(shè)計(jì)落料模，因此首先要確定凹模刃口尺寸。在尺寸確定好了以后，再以其作為為基準(zhǔn)，將間隙值取在凸模上。同時(shí)凹模的基本尺寸應(yīng)該接近或等于工件的最小極限尺寸。這樣，即使凸凹模使用到一定程度時(shí)產(chǎn)生了磨損，也能沖出合格件。 DA=(D-X?)0+δA………………………………………………(3.2) DT=(DA-Zmin)-δT0=(D-XD-Zmin)-δT0…………………(3.3) 式中: DT、DA-落料凸、凹模刃口尺寸（mm）； D -落料件外徑公稱尺寸（mm）； ?-零件公差（mm）； Zmin-最小合理間隙（mm） X -磨損系數(shù)； X? -模具磨損預(yù)留量； δA、δT-落料凹凸模的制造公差； 磨損系數(shù)，其值在0.5-1之間，根據(jù)工件制造精度選?。? 工件精度IT10以上 x=1 工件精度IT11-IT13 x=0.75 工件精度IT14 x=0.5 凹模磨損后的沖裁變化如圖3.2所示 圖3.2 凹模磨損后尺寸沖裁變化 則凹模磨損后： （1） R2的尺寸變大。查參考文獻(xiàn)[8]公差表得：x=1； R2=（RMAX-X△）=（270.18-0.06）+0.0150=270.12+0.0150 mm； （2） R1的尺寸變小。查參考文獻(xiàn)[8]公差表得：x=1； R1=(RMin+XΔ) 0-δ=（170.09+0.06）0-0.015=170.150-0.015 mm； 凸模的基本尺寸和凹模的一致，因此不用注公差，但是要注明:凸模實(shí)際上的刃口尺寸與落料模凹模是配制的關(guān)系，使最小雙面合理間隙值為Zmin=0.04mm； 3.3沖裁力和壓力中心的確定 3.3.1沖裁力F 沖載力是指在沖裁產(chǎn)品過程當(dāng)中凸模對(duì)板料所施加的壓力。因?yàn)闆_裁力的大小是選擇壓力機(jī)噸位的重要依據(jù)之一，因此在模具設(shè)計(jì)過程中必須計(jì)算沖載力的大小[7-8]。 在沖裁過程當(dāng)中沖裁力的大小隨著凸模的行程變化是不斷變化的。圖3.3所示為沖載時(shí)沖裁力-凸模行程曲線。圖中AB段相當(dāng)于沖裁的彈性變形階段。在這個(gè)階段過程中，凸模在接觸材料之后，會(huì)使得其載荷迅速地上升。當(dāng)壓力超過材料的屈服強(qiáng)度，即凸模刃口開始擠入材料時(shí)，就進(jìn)入了塑性變形階段，此時(shí)載荷的上升速度變慢，如BC段所示。在此階段一方面隨著切刃的深入使得沖裁的斷面不斷減小而使沖載力降低，另一方面由于材料的加工硬化使得沖裁力增加，當(dāng)二者達(dá)到平衡時(shí)，沖裁力達(dá)到最大值，即圖中的C點(diǎn)。而后當(dāng)沖裁面積的不斷減小，跨越加工硬化對(duì)力的影響時(shí)，沖裁力就會(huì)慢慢變小。凸模繼續(xù)下行，此時(shí)材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)展，使得沖裁力迅速下降，從而進(jìn)入了沖裁的斷裂分離階段，如圖3.3CD段所示。 圖3.3 沖載力-凸模行程曲線 用普通平刃口模具沖載時(shí)，沖載力F一般按下式計(jì)算： F=KLtτb……………………(3.4) 式中: F-沖載力（N）； L-沖載周邊長(zhǎng)度（mm）； t-材料厚度（mm）； τb-材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； K-系數(shù)。一般取K=1.3. 根據(jù)autoCAD的質(zhì)量特性功能得到電機(jī)沖片的周長(zhǎng)為489.3698mm，又查資料得08F鋼的抗拉強(qiáng)度σ為295MPa。所以得: F=1.3Ltτ=1.3*489.3698*0.5*295*0.7 =66.894KN 因此，電機(jī)沖片的沖裁力為66.894KN。 3.3.2卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 凸模每一次完成沖裁之后，沖入凹模型孔里面的零件或者廢料因?yàn)閺椥曰謴?fù)了而因此卡在凹模型孔里面；套在凸模上面的沖孔件或者粘在上面的廢料因?yàn)閺椥允湛s而因此更加粘緊在上面。為了使得沖裁工作順利的進(jìn)行，需要把夾在凸模上面的料下載下來，將卡在型孔里面的零件或者廢料頂出來。 如圖3.4所示，把沖孔件或者廢料從凸模上面卸下來所需要的的力稱之為卸料力；把零件或者廢料從凹模型孔里面推出來所需要的力稱之為推件力；把零件或者廢料從凹模里面沿著沖壓反方向頂出來所需要的力稱之為頂件力。 圖3.4 卸料力、推件力及頂件力 卸料力、推件力及頂件力是由壓力機(jī)經(jīng)過模具上面的彈性卸料裝置以及頂件裝置來提供的。因此，在選用壓力機(jī)噸位時(shí)候和設(shè)計(jì)模具上面的卸料與頂件裝置時(shí)候，需要考慮這三個(gè)力所帶來的影響。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算，即[9] F卸=K1×F……………………(3.5) F推=n×K2×F………………(3.6) F頂=K3×F……………………(3.7) 式中: F-沖裁力（N）； K1,K2,K3-分別為卸料力、推件力及頂件力的系數(shù)，通常取K1=0.02～0.06，K2=0.03～0.07，K3=0.04～0.08，條料厚的話取小值，相反條料很薄取大值； n-卡在凹模型孔里面的零件或者廢料的數(shù)目,n=ht，其中h是凹模型腔直臂刃口高度，t為零件厚度。 由于料厚度為0.5mm，屬于薄板，因此?。? K1=0.06； K2=0.07； K3=0.08。 n=1.8 所以F卸=66.894×0.06=4.01KN F推=66.894×0.07×1.8=8.43KN F頂=66.894×0.08=5.35KN 根據(jù)上述公式計(jì)算出來的的沖裁工藝力，我們可以選擇壓力機(jī)的噸位大小。但是各種沖裁力的和只能小于所選壓力機(jī)的公稱壓力。又因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的電機(jī)沖片選取的是彈性卸料裝置和上出料的出料方式。所以： F總=F卸+F頂+F………………(3.8) =4.01+5.35+66.894 =76.254KN 3.3.3沖模壓力中心的確定 模具的壓力中心其實(shí)就是沖壓合力的作用點(diǎn)[10-11]。在沖壓過程當(dāng)中，如果模具的壓力中心點(diǎn)沒有在壓力機(jī)的滑塊中心線之上的話，那么模具與壓力機(jī)就不能夠正常運(yùn)行，并且滑塊承受的載荷產(chǎn)生偏移，導(dǎo)致模具也變形，模具的間隙也改變了。整個(gè)模具也就報(bào)廢了。因此，模具的壓力中心的確定就顯得十分重要了。使用CAD畫圖軟件的運(yùn)行結(jié)果如圖3.5所示。具體步驟如下： 圖 3.5 CAD運(yùn)行結(jié)果截圖 圖3.6 壓力中心示意圖 1)輸入REG指令； 2)回車→框選圖形→再回車； 3)輸入MASSPROP指令→回車； 4)得到質(zhì)心坐標(biāo)（1485.0595，,51.7347）； 5)新建的坐標(biāo)系原點(diǎn)坐標(biāo)（1417.5295,517.197）； 6)兩者相減即為質(zhì)心坐標(biāo)為（67.53,34.54）； 7)坐標(biāo)圖如圖3.6所示。 3.4沖裁排樣設(shè)計(jì) 3.4.1排樣設(shè)計(jì) 排樣指沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法[12]。合理排樣可以使材料的利用率得到提高，材料的消耗得到降低，還會(huì)影響沖載的生產(chǎn)率、質(zhì)量、壽命與安全等。因此，排樣在模具設(shè)計(jì)和沖載工藝過程中屬于重要環(huán)節(jié)之一。 沖壓生產(chǎn)是大批量的生產(chǎn)，其材料利用率在很大程度上決定了沖載件成本的高低。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明，每當(dāng)提高百分之一的材料利用率，其產(chǎn)品加工成本就會(huì)降低0.1%～0.5%。所以，合理化的安排排樣是降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的有效措施之一。 材料利用率是指沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比。如圖3.7所示。 圖3.7 材料的利用率 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為 η=ABS×100%......................（3.9） 式中： A-沖裁件面積（mm）； B-條料寬度（mm）； S-步距（mm）； 一張板上（或帶料、條料）總的材料利用率為 η總=nA1LB×100%.......................（3.10） 式中： n-張板上沖件總數(shù)目； L-板料長(zhǎng)度（mm）； B-板料寬度（mm）。 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種： 1）有廢料排樣，如圖3.8（a）所示； 2）少廢料排樣，如圖3.8（b）所示，材料利用率可達(dá)70%～80%； 3）無廢料排樣，如圖3.8（c）、（d）所示，材料利用率可高達(dá)85%～95%。 圖3.8 材料排樣方法 3.4.2 搭邊和條料寬度的設(shè)計(jì) 1.搭邊設(shè)計(jì) 搭邊是指排樣時(shí)候沖裁件之間，以及沖裁件和條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料[13]。從提高材料的利用率這個(gè)方面考慮，自然是搭邊越小越好，甚至沒有搭邊。但是搭邊有時(shí)候是必不可少的，合理的搭邊具有以下兩個(gè)作用： 1）確保能夠沖出合格產(chǎn)品：補(bǔ)償定位誤差以及剪版誤差，防止因?yàn)闂l料的誤差，送料進(jìn)距誤差等原因造成沖裁廢品； 2）增加條料剛度，方便條料的送進(jìn)，提高生產(chǎn)率； 搭邊值過小，就容易導(dǎo)致它擠進(jìn)凹模，使刃口的磨損加大，模具壽命也隨之減少，最終影響到?jīng)_裁件的剪切表面的質(zhì)量。搭邊值如果太大，就會(huì)使得材料利用率降低低。所以我們需要合理的設(shè)計(jì)搭邊值的大小。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表2.8查得搭邊值為：a1=1.2mm a=1.0mm 其中a1表示側(cè)搭邊、a表示工件間搭邊 2.條料寬度設(shè)計(jì) 在排樣方式和搭邊值確定好以后，條料的寬長(zhǎng)及進(jìn)距就可以確定了。在選取送料裝置時(shí)候，如果采用的是無側(cè)料裝置的模具，那么會(huì)使得條料送進(jìn)時(shí)可能因條料的擺動(dòng)而使側(cè)搭邊不能保證。所以為了保證搭邊，選用有側(cè)壓裝置，如圖3.9所示。采用擋料銷，條料寬度B按下述公式計(jì)算。 圖3.9 有側(cè)壓裝置時(shí)的沖裁 B-△0=（Dmax+2a）-△0……………………….（3.11） A=B+C=Dmax+2a-C……………………（3.12） 式中: B-條料寬度（mm）； Dmax-沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； a-側(cè)搭邊（mm）； Δ-條料寬度公差（mm）； C-條料與導(dǎo)尺間的間隙（mm）； 3.4.3排樣方案的選擇 第一種方案 ：縱排法。如圖3.10所示。 條料寬度的計(jì)算： 查參考文獻(xiàn)[2]表2.10及表2.11得： Δ=0.6mm C=8mm Dmax=135.06mm； 則條料寬度 B =135.06+2*1.2=137.46mm； 導(dǎo)料板間距離 A=137.46+8=145.46mm； 步距 S=135.06-85.04+1=51.02mm； 又根據(jù)autoCAD的質(zhì)量特性功能得到電機(jī)沖片的面積為5137.3660mm2。 則一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為： η=ABS×100%=73.3% 圖3.10 縱排法 第二種方案：橫排法 排樣圖如圖3.11所示： 圖3.11 橫排法 條料寬度的計(jì)算： 查參考文獻(xiàn)[2]表2.10及表2.11得： Δ=0.5mm C=5mm Dmax=60.66mm； 則條料寬度 B=60.66+2*1.2=63.06mm； 導(dǎo)料板間距離 A=63.06+5=68.06mm； 步距 S=135.06+1=136.06mm； 又根據(jù)autoCAD的質(zhì)量特性功能，得到電機(jī)沖片的面積為5137.3660mm2； 則一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為： η=ABS×100%=59.9％ 因?yàn)?3.3％＞59.9％，所以選擇第一種排樣法:縱排法。 第4章 沖裁模主要零部件設(shè)計(jì) 4.1凹模設(shè)計(jì) 4.1.1凹模結(jié)構(gòu)與固定方式 用來落料和沖孔的凹模，其結(jié)構(gòu)一般都是選擇整體式結(jié)構(gòu)[14]。根據(jù)零件的的工位數(shù)以及其形狀特點(diǎn)，凹模的外形一般為圓形或者矩形，由于尺寸偏大，因此采用的是固定方式是用螺栓和銷釘固定在模座上面。 4.1.2整體式凹模外形尺寸的確定 凹模的外形尺寸包括了凹模的長(zhǎng)度L1、寬度B以及高度H[15]。凹模板的高度H直接會(huì)影響到模具的使用，高度太小，會(huì)影響了凹模的剛度以及強(qiáng)度；如果高度太長(zhǎng)，則會(huì)使得模具的閉合高度以及體積增大，從而增加的模具的重量。長(zhǎng)度和寬度的選擇與高度值是息息相關(guān)的，所以只要先確定了高度，自然而然的就可以確定長(zhǎng)度與寬度值得大小了。因?yàn)榘寄５慕Y(jié)構(gòu)形式和固定的方法有所不同，而且它的受力情況復(fù)雜，理論知識(shí)還不能夠解決它，但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，一般結(jié)合沖裁件的輪廓尺寸、凹模孔口的刃壁距離以及沖裁的板料厚度，再由經(jīng)驗(yàn)公式去計(jì)算確定。公式如下： 凹模高度H為 H=K×b……………………（4.1） 凹模壁厚C為 C= (1.5～2)H………………（4.2） 凹模寬度B為 B= N+2C…………………（4.3） 凹模長(zhǎng)度L1為 L1= b+2C…………………（4.4） 式中 b-垂直于送料方向凹?？妆陂g最大距離（mm）； K-凹模厚度系數(shù)，其值可查下表表4.1； 由零件圖尺寸得： b=135.06mm； 查表4.1得K=0.2 則 凹模高度H= 0.2*135.06=27mm； 符合要求。 表4.1 凹模厚度系數(shù)K b（mm） 材料厚度t（mm） ≦1 ＞1～3 ＞3～6 ≦50 ＞50～100 ＞100～200 ＞200 0.03～0.40 0.20～0.30 0.15～0.20 0.10～0.15 0.35～0.50 0.22～0.35 0.18～0.22 0.12～0.18 0.45～0.60 0.30～0.45 0.22～0.30 0.15～0.22 凹模壁厚度C= (1.5～2)H 系數(shù)取2 C=2*27=54mm； 凹模的長(zhǎng)度： L1=b+2C=135.06+2*54=243mm； 又 N=(135.09-85.045)*Sin60°=43mm； 則： 凹模的寬度： B=N+2C=43+2*54=151mm； 所以，計(jì)算后的凹模外形尺寸為:243mm*151mm*27mm； 參考GB2851-81，凹模尺寸為250mm*160mm*30mm。 4.2凸模設(shè)計(jì) 凸模的結(jié)構(gòu)可以分為兩個(gè)部分，分別為工作部分和安裝部分，凸模結(jié)構(gòu)中的工作部分是直接用來完成沖裁加工這一任務(wù)的。其形狀大小與尺寸大小應(yīng)該根據(jù)沖裁件的形狀和尺寸的大小以及沖裁工序性質(zhì)和特點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。而凸模的安裝部分多數(shù)是通過與固定板結(jié)合后，安裝于模座上。凸模的安裝形式主要取決于凸模的手里狀態(tài)、安裝空間的限制、有關(guān)的特殊要求、自身的形狀及工藝特性等因素。 凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)結(jié)合模具外形結(jié)構(gòu)，加上對(duì)卸料板與固定板之間的安全距離、裝配、修磨等方面的考慮來確定。 當(dāng)采用固定卸料板和導(dǎo)料板時(shí)，如圖4.1所示，其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算 圖4.1 凸模長(zhǎng)度關(guān)系 則凸模的長(zhǎng)度為： L2=h1+h2+h3+h……………（4.5） 式中： h1-固定板的厚度（mm）； h2-卸料板的厚度（mm）； h3-導(dǎo)尺厚度（mm）； h-附加長(zhǎng)度（mm），本次設(shè)計(jì)選10 mm； 固定板厚度：參考GB2851-81，取h1=10mm； 墊板厚度：參考GB2851-81，取h3=15mm； 卸料板厚度：參考GB2851-81，取卸料板厚度h2=24mm； 凸模的長(zhǎng)度為：L2=10+10+15+24=59mm 4.3模架的設(shè)計(jì)與選擇 4.3.1模架的組成 國家標(biāo)準(zhǔn)模架是由上模座、下模座、導(dǎo)柱以及導(dǎo)套組裝構(gòu)成。4.3.2常用模架的種類 1.對(duì)角導(dǎo)柱模架：在它的凹模面積的對(duì)角中心線上面安裝著兩個(gè)導(dǎo)柱，分別是前導(dǎo)柱和后導(dǎo)柱，這種模架凹模面積是板料進(jìn)給方向上面的導(dǎo)套之間的有效面積，如圖4.2中a圖所示。因?yàn)閮蓚€(gè)導(dǎo)柱安裝在模具中心的對(duì)稱位置，所以受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上面滑動(dòng)十分平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)偏斜的現(xiàn)象，有助于提高模具的使用壽命。但是在使用條料時(shí)候會(huì)受到導(dǎo)柱之間的距離的限制，不可以太大。所以該模架適用于縱向或者橫向送料，使用面寬廣，因此常用在級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模，在生產(chǎn)上面屬于使用較多的一種模架。 2.后導(dǎo)柱模架：兩個(gè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是安裝在模架的后側(cè)部分，凹模面積是導(dǎo)套前面的有效面積，如圖4.2中b、c圖所示。這種模架可以使用寬度較大的條料進(jìn)行加工，并且還可以使用邊角料，送料和操作方面都是比較方便的，既能縱向送料也能橫向送料。但是因?yàn)閮蓚€(gè)導(dǎo)柱都是安裝在后側(cè)，所以受力不平衡，會(huì)因?yàn)橹亓λa(chǎn)生的力矩而發(fā)生模座歪斜現(xiàn)象，而且上模座在導(dǎo)柱上面滑動(dòng)不是十分平穩(wěn)，會(huì)影響模具的使用壽命。所以這種類型的后導(dǎo)柱模架只適用于精度要求不高的模具，不適用于大型模具以及高精度模具。 3.中間導(dǎo)柱模架：兩個(gè)尺寸不同的導(dǎo)柱分別安裝在模架的左右中心線上，凹模面積是導(dǎo)套之間的有效面積，如圖4.2中d、e圖所示。因?yàn)樗膬蓚€(gè)導(dǎo)柱也是安裝在對(duì)稱位置，因此受力也是平衡的，上模座在導(dǎo)柱上面滑動(dòng)同樣平穩(wěn)。但是缺點(diǎn)是只能進(jìn)行橫向送料，常用于彎曲模和復(fù)合模。 4.四導(dǎo)柱模架：四個(gè)導(dǎo)柱分別安裝在下模座的四個(gè)角，如圖4.2中f圖所示，因此模架受力平衡，導(dǎo)向精度十分高，適用于大型模具或者高精度要求的模具，以及批量生產(chǎn)和總動(dòng)沖模上。 圖4.2 幾種常見模架 4.3.3模架種類的選擇 在選擇模架時(shí)應(yīng)該考慮的因素有：凹模的形狀大小和外形尺寸的大??；凸凹模之間的間隙；模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用的范圍；零件精度要求；生產(chǎn)批量等 本次設(shè)計(jì)選用的是后導(dǎo)柱模架。如圖4.3所示。查參考GB2851-81得： 后導(dǎo)柱模架: 上模座：292mm×240mm×45mm； 下模座：292mm×240mm×55mm； 圖4.3 后導(dǎo)柱模架 4.3.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模柄的設(shè)計(jì) 1.導(dǎo)柱及導(dǎo)套及選擇 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)與尺寸都可直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取。在選用時(shí)應(yīng)注意導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5～1㎜。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用。當(dāng)沖裁板厚載0.8㎜以下的模具時(shí)，選用H6/h5配合的I級(jí)精度模架。當(dāng)沖裁板厚為0.8～4㎜時(shí)，選用H7/h6配合的Ⅱ級(jí)精度模架。 查參考文獻(xiàn)[3]表10.39 A型導(dǎo)柱（GB2861.1-81）。選d=22mm、極限偏差為h5、長(zhǎng)度為L(zhǎng)=120mm的A型導(dǎo)柱。如圖4.4所示。 查參考文獻(xiàn)[3]表10.42 A型導(dǎo)套（GB2861.6-81）。取直徑d=32mm, 極限偏差為H6，長(zhǎng)度L=110mm，h=43mm的A型導(dǎo)套。如圖4.5所示。 2.模柄的選擇 模柄分為剛性與浮動(dòng)兩大種類。常用的剛性模柄有四種型式：整體式、壓入式、旋入式和凸緣式。本次設(shè)計(jì)選擇旋入式模柄。 查參考文獻(xiàn)[3]表10.47 旋入式模柄（GB2861.1-81）。取模柄尺寸為： d=40mm,d1=M24×1.5mm,L=79mm,L1=56mm,L2=3mm,S=27mm,d2=18mm, d3=11mm,d4=M6,b=3.5mm,c=1mm,如圖4.6所示 圖4.4 A型導(dǎo)柱 圖4.5 A型導(dǎo)套 圖4.6 A型旋入式模柄 4.4固定板、墊板及擋料銷的設(shè)計(jì) 4.4.1固定板的設(shè)計(jì) 固定板分為兩種類型即：凸模固定板和凹模固定板。將凸凹模壓入固定板之后，再整體安裝在上模座或者下模座的上面，固定板外形一般為矩形或者是圓形結(jié)構(gòu)，凸模的固定板的厚度為凸模厚度的0.4倍；凹模固定板的厚度一般是其鑲塊厚度的0.6～1.0倍。 4.4.2墊板的設(shè)計(jì) 墊板需要承受凸模的壓力，來減少模座所受到的單位壓力，以防模座被局部壓陷，從而導(dǎo)致凸模無法正常工作。 查參考文獻(xiàn)[3]表15.57 。取長(zhǎng)度L=250mm,寬度B=160mm,厚度H=15mm。 4.4.3擋料銷的設(shè)計(jì) 擋料銷主要有固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷、自動(dòng)擋料銷、始用擋料銷和定距擋料銷[16]。 固定擋料銷的制造是很簡(jiǎn)單的，并且它的結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，而且在沖壓中、小型沖裁件時(shí)用的比較多。因此，此次設(shè)計(jì)選取的就是固定擋料銷。 查參考文獻(xiàn)[3]表10.60固定擋料銷取d=(M8),D=12mm,d=8mm,h=3mm,L=14mm.的A型擋料銷。如圖4.7所示。 圖4.7 A型固定擋料銷 4.5卸料裝置和頂件裝置的選擇 4.5.1橡皮和彈簧的選取 彈性元件總共分為彈簧、橡膠及氣墊這3種不同類型。較目前來說用途較廣的是彈簧和橡膠這兩種。彈簧比橡膠剛度要高一點(diǎn)，使用更方便，而且價(jià)格也便宜，節(jié)省成本。因此，這次設(shè)計(jì)的彈性元件類型選用的是彈簧，如下圖4.8所示。 圖4.8 彈簧 4.5.2卸料板的選取 卸料板分為固定卸料版和彈性卸料版兩種[17]。彈性卸料版既起卸料作用又起壓料作用，并且所得沖裁件質(zhì)量好，平直度高。固定卸料版的卸料力大，卸料可靠。當(dāng)沖裁件較厚（大于0.5mm）時(shí)，通常選擇固定卸料版。本次沖片零件厚度為0.5mm，所以，本次設(shè)計(jì)選用彈性卸料版。彈壓卸料版與凸模的單邊間隙可根據(jù)表4.2所示來選用。 表4.2 彈壓卸料板與凸模間隙值 mm 材料厚度t ﹤0.5 0.5～1 ＞1 單邊間隙Z 0.05 0.1 0.15 查參考文獻(xiàn)[3]表15.27卸料板（GB2861.1-81）。取卸料板厚度H0=24mm，L=250mm，B=160mm.如圖4.9所示。 圖 4.9 卸料板 4.5.3卸料螺釘?shù)倪x取 螺釘和銷釘在設(shè)計(jì)的時(shí)侯是按照國家標(biāo)準(zhǔn)來選取的。螺釘?shù)淖饔檬枪潭＞吡慵?，通常選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起的作用是定位，通常選取圓柱銷釘。螺釘?shù)囊?guī)格可參照表4.3確定。 表4.3 螺釘規(guī)格選用 凹模厚度/mm ≦13 ＞13～19 ＞19～25 ＞25～32 ＞35 螺釘規(guī)格 M4、M5 M5、M6 M6、M8 M8、M10 M10、M12 查參考文獻(xiàn)[3]表10.64 圓柱頭卸料螺釘（GB2867.5-81）。取d=(M10），L=70mm，d1=(M8)，l=8mm，D=15mm，h=6mm，n=2.5mm，t=3mm，d2=6.2mm，b=2mm，c=1.2mm。如圖4.10所示。 4.5.4頂件裝置的選取 推件和頂件的目的都是從凹模卸下沖裁件或廢料。向下推出的機(jī)構(gòu)為推件，一般安裝在上模內(nèi)；向上頂出的裝置為頂件裝置，一般是安裝在下模里面。本次設(shè)計(jì)選用的頂件裝置是彈性的，如圖4.11所示。 圖4.10 卸料螺釘 圖4.11 彈性頂件裝置 頂桿：查參考文獻(xiàn)[6]表15.44取d=8mm,L=70mm,d1=10mm。 圖4.12 頂桿 第5章 壓力機(jī)的選擇 壓力機(jī)的選擇是這個(gè)設(shè)計(jì)過程中的又一重要環(huán)節(jié)。根據(jù)要沖壓零件的結(jié)構(gòu)，外形尺寸，零件厚度，工藝性質(zhì)以及生產(chǎn)批量的大小去確定選擇壓力機(jī)的型號(hào)大小。 曲柄壓力機(jī)按照床身及結(jié)構(gòu)來分，可分為開式和閉式曲柄兩種類型壓力機(jī)。而開式壓力機(jī)又可分為固定臺(tái)式、可傾式和升臺(tái)式三種不同類型[18]。固定臺(tái)式壓力機(jī)剛性、抗震性和穩(wěn)定性好，適用較大噸位。可傾式壓力機(jī)產(chǎn)生的廢料可通過自重滑下。升臺(tái)式壓力機(jī)適用于模具高度變化比較大的沖孔、修邊及彎曲工序。 在選擇壓力機(jī)類型是必須保證壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓工序所需的壓力總和[19]。壓力機(jī)的閉合高度、工作臺(tái)尺寸和滑塊尺寸等應(yīng)滿足模具的正確安裝。 在完成一次沖壓之后上模座的上表面到下模座的下表面之間的距離稱之為模具的閉合高度。因?yàn)閴毫C(jī)的連桿是能夠自由調(diào)節(jié)的。所以當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最短的時(shí)侯，此時(shí)壓力機(jī)達(dá)到最大裝模高度Hmax；而當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最長(zhǎng)的時(shí)侯，此時(shí)壓力機(jī)達(dá)到最小裝模高度Hmin。模具的閉合高度必須處于兩者之間，否則整個(gè)模具和壓力機(jī)就不能夠正常運(yùn)行。其關(guān)系為： Hmax－5≥H ≥Hmin＋1 ……………………………（5.1） 模具閉合高度的計(jì)算公式如下： H閉=H上+H下+H凹+H凸+H墊-2………（5.2） 則 H閉=40+50+30+59+15-2=192mm 因?yàn)橹坝?jì)算出的沖裁力總和為76.254KN，查參考文獻(xiàn)[3] 開式壓力機(jī)規(guī)格 。得：初擬選用J23-16開式壓力機(jī)，公稱壓力為100KN,最大封閉高度180mm。由于 Hmax－5≦H，所以這種壓力為100KN的壓力機(jī)是不能滿足要求。所以，選擇公稱壓力為160KN,型號(hào)為J23-16的開式壓力機(jī)。其最大閉合高度為220mm，大于192mm。滿足要求。 所以，本次設(shè)計(jì)沖壓設(shè)備的選擇是：J23-16開式壓力機(jī)，公稱壓力為160KN。電機(jī)功率為1.50KW。最大封閉高度為220mm，模柄尺寸為40mm*60mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為45mm，墊板尺寸為210mm*40mm，工作臺(tái)尺寸300mm*450mm。 第6章 模具整體結(jié)構(gòu) 6.1模具的整體結(jié)構(gòu) 1-螺母 2-銷 3-下模座 4-墊板 5-導(dǎo)料銷 6-導(dǎo)柱 7-導(dǎo)套 8-上模座 9-卸料板 10-橡皮 11-凸模 12-螺釘 13-模柄 14-防轉(zhuǎn)銷 15-銷 16-卸料螺釘 17-墊板 18-凸模固定板 19-擋料銷 20-頂尖板 21-凹模 22-螺釘 23-托板24-彈簧 25-螺栓 該模具基本工作原理：采用擋料銷18定位毛坯，當(dāng)沖頭下降時(shí)卸料板9將料壓緊，此時(shí)凸模11與毛坯接觸，下降0.5mm后，沖出零件的外形，零件外圍的廢料通過橡皮10對(duì)卸料板9的作用，將廢料卸下，沖出的零件會(huì)落在凹模20上，然后頂桿22把零件頂出凹模。完成整個(gè)加工過程。 6.2零件的CAD立體圖 零件立體圖如圖6.1和6.2所示 圖6.1 零件圖1 圖6.2 零件圖2 第7章 凸、凹模的加工仿真 7.1繪制草圖 使用UG8.5[20]繪制凸凹模草圖，如圖7.1和7.2所示。 圖7-1 凸模草圖 圖7-2 凹模草圖 7.2創(chuàng)建加工環(huán)境 使用UG8.5創(chuàng)建加工環(huán)境，如圖7.3和7.4所示。 圖7.3 凸模加工環(huán)境的創(chuàng)建 圖7.4 凹模加工環(huán)境的創(chuàng)建 7.3生成刀路軌跡并仿真 1.刀路軌跡的生成，如圖7.5和7.6所示 圖7.5 凸模刀路軌跡 圖7.6 凹模刀路軌跡 2.仿真，如圖7.7和7.8所示 圖7.7 凸模仿真 圖7.8 凹模仿真 7.4程序 1.凹模程序 % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X204.9895 Y.381 S1200 M03 N0050 G43 Z40. H00 N0060 G3 X204.9895 Y.381 Z39.2424 I-.2395 J-.381 K.1206 F250. N0070 X204.9895 Y.381 Z38.4848 I-.2395 J-.381 K.1206 N0080 X204.9895 Y.381 Z37.7272 I-.2395 J-.381 K.1206 N0090 X204.9895 Y.381 Z36.9696 I-.2395 J-.381 K.1206 N0100 X204.9895 Y.381 Z36.212 I-.2395 J-.381 K.1206 . . . . . N3550 X-5.1515 Y3.1964 I-2.9254 J1.2968 N3560 X-8.2 Y0.0 I.1515 J-3.1964 N3570 G1 X-8.7 N3580 G3 X-1.8067 Y-1.8688 I3.7 J0.0 N3590 G1 X-1.6244 Y-1.5134 N3600 X-1.5963 Y-1.4507 N3610 G3 X-8.7 Y0.0 I-3.4037 J1.4507 N3620 G1 X-8.2 N3630 Z3. N3640 G0 Z40. N3650 M02 % 2.凸模程序 % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X11.2486 Y6.3938 S1200 M03 N0050 G43 Z4.3307 H00 N0060 G3 X11.2486 Y6.3938 Z4.3009 I.0022 J.0176 K.0047 F9.8 N0070 X11.2486 Y6.3938 Z4.2711 I.0022 J.0176 K.0047 N0080 X11.2486 Y6.3938 Z4.2412 I.0022 J.0176 K.0047 N0090 X11.2486 Y6.3938 Z4.2114 I.0022 J.0176 K.0047 N0100 X11.2486 Y6.3938 Z4.1816 I.0022 J.0176 K.0047 . . . . . . N9700 Y6.043 N9710 G2 X8.0021 Y6.6634 I2.628 J-4.6651 N9720 G1 X6.4658 N9730 Y6.6831 N9740 X6.2106 N9750 Y6.0092 N9760 G2 X8.2977 Y6.6831 I2.6476 J-4.6312 N9770 G1 X6.4658 N9780 Y6.7205 N9790 Z2.0866 N9800 G0 Z4.3307 N9810 M02 % 第8章 結(jié)論 這次我畢設(shè)的題目是基于CAD的電機(jī)沖片模具設(shè)計(jì)，涉及的課程比較多，如：機(jī)械制圖、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝學(xué)、CAD繪圖UG8.5數(shù)控教程等相關(guān)課程的知識(shí)。我也從這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程之中學(xué)習(xí)到了一些之前沒有學(xué)習(xí)到的知識(shí)，豐富了自己的知識(shí)。因?yàn)殡姍C(jī)沖片的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，所以采用的落料單工序模進(jìn)行沖裁。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程的重點(diǎn)則是對(duì)凸、凹模的設(shè)計(jì)。先要設(shè)計(jì)凹模的尺寸，在進(jìn)行凹凸模間隙值的確定，間隙值取在凸模上，進(jìn)而確定凸模的尺寸。這樣設(shè)計(jì)出來的凹凸模符合規(guī)格要求。另外，由于本次設(shè)計(jì)的電機(jī)沖片零件的厚度為0.5mm，比較薄，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到零件在沖裁時(shí)可能會(huì)不平整，就設(shè)計(jì)了彈頂器。并且為了零件不變形，采用上出料的方式進(jìn)行出料。 經(jīng)過整個(gè)設(shè)計(jì)過程后，我收獲了很多，不僅會(huì)查閱相關(guān)的表格數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，選取合適的數(shù)據(jù)，還對(duì)CAD與UG這兩款制圖軟件有了新的認(rèn)識(shí)，并且用的更得心應(yīng)手了。 參考文獻(xiàn) [1] 李小海主編.模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.5. 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